Smart-Home-Technologie

Die Smart-Home-Technologie verfolgt das Ziel, den Wohnkomfort zu steigern, das Wohnen sicherer zu machen und effizienter mit Energie umzugehen. Zu diesem Zweck übernimmt die Technologie im Smart Home viele Handgriffe, die die Bewohner sonst selbst erledigen müssten. Hier erhalten Sie einen Überblick über die Technik, die im Smart Home steckt.

Die verschiedenen Komponenten der Smart-Home-Technologie

Genau definiert ist der Begriff Smart Home nicht. Das Konzept, das auch als Smart Living, Connected Home, Hausautomation oder eHome bezeichnet wird, meint intelligente Systeme, die 

• den Wohnkomfort erhöhen, indem sie beispielsweise Beleuchtung oder Temperatur nach den Vorlieben der Nutzer steuern,
• das Gebäude mithilfe intelligenter Türschlösser oder automatisch schließender Fenster sicherer machen,
• Energie sparen, etwa indem die Heizung gedrosselt wird, sobald niemand mehr zu Hause ist, oder
• das Leben gerade auch für ältere Menschen oder Menschen mit körperlichen Einschränkungen erleichtern.

Es gibt diverse Möglichkeiten, Smart-Home-Technologie in ein Gebäude zu integrieren. Wird das Smart Home gleich im Neubau mitgedacht, lassen sich auf diese Weise sehr funktionstüchtige Systeme schaffen und dabei Kosten sparen. Moderne Funksysteme ermöglichen aber auch die Nachrüstung in bereits bestehenden Gebäuden. Hier ein Überblick über die verschiedenen Komponenten, die in der Smart-Home-Technologie zusammenspielen.

Sensoren: die „Fühler“ der Smart-Home-Technologie

Um funktionieren zu können, braucht das Smart-Home-System jede Menge Informationen. Diese werden zum großen Teil über Sensoren gewonnen. Dabei handelt es sich um Messeinrichtungen, die beispielsweise Temperatur, Helligkeit oder Bewegungen messen bzw. wahrnehmen können. Mit Sensoren lässt sich aber auch ermitteln, ob Fenster und Türen geschlossen oder ob Herdplatten ausgeschaltet sind. 

Das Gateway: das Herzstück des Smart Homes

Auch für das Gateway gibt es viele Bezeichnungen, darunter Basisstation, Zentrale, Hub oder Bridge. Gemeint ist immer eine zentrale Steuerungseinheit, die alle Komponenten der Smart-Home-Technologie miteinander vernetzt. Beispielsweise senden Sensoren ihre Informationen an das Gateway, das dann anhand der Daten in der Smart-Home-Cloud Steuervorgänge ableitet und Befehle an die zuständigen Aktoren ausgibt. 

In den meisten Systemen ist das Gateway mit der Cloud und mit dem Internet verbunden. Mittlerweile werden jedoch auch Smart-Home-Systeme entwickelt, die offline funktionieren. 

Aktoren: die ausführende Kraft

Aktoren setzen die Befehle um, die auf Grundlage der Informationen der Sensoren oder aus dem Gateway entwickelt wurden. Aktoren werden zum Beispiel an Lampen, Heizkörpern, Lautsprechern, Fernsehern oder Rollläden, aber auch an Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen oder Trocknern angebracht. Meldet ein Sensor etwa, dass die Raumtemperatur einen gewünschten Wert überschritten hat, reguliert der Aktor die Heizung, um diesen Wert wieder in akzeptable Grenzen zu bringen. 

Eingabegeräte: volle Kontrolle für die Nutzer

Noch ist die Smart-Home-Technologie nicht so weit, dass sie vollständig ohne Zutun des Menschen arbeitet. Daher bieten verschiedene Eingabegeräte die Möglichkeit, jederzeit manuell in die Prozesse einzugreifen. Auch die gewünschten Programmierungen und Automatisierungen können über Eingabegeräte vorgenommen werden. Typisch sind:

• Regler und klassische Schalter, die Lichtschaltern oder Thermostaten ähneln
• die Steuerung über Smartphone und Tablet (per App)
• Touch-Displays, die an verschiedenen Stellen in der Wohnung fest angebracht werden

Die Eingabegeräte zeigen sowohl den aktuellen Stand – zum Beispiel Temperatur, Stromverbrauch und Helligkeit – als auch Optionen, diesen direkt zu regulieren. Sie können an den Endgeräten (etwa der Heizung) selbst oder auch an zentralen Orten angebracht werden. Auch Sprachassistenten wie Amazon Alexa, Siri von Apple oder der Google Assistant werden eingesetzt, um das Smart Home zu steuern. Darüber hinaus ist der Zugriff auf viele Funktionen per Smartphone auch remote, also von unterwegs, möglich. 

Vernetzung aller Systeme

Damit alle Teile der Smart-Home-Technologie miteinander kommunizieren können, müssen sie miteinander vernetzt werden. Das ist per Kabel oder per Funk möglich. Wer ein Smart Home im Neubau plant, kann die entsprechende (Bus-)Verkabelung gleich mitplanen und somit ein durchdachtes System schaffen, das wenig anfällig für Störungen ist und unabhängig von dicken Wänden oder Entfernungen funktioniert. Der bekannteste Standard für physisch vernetzte Systeme ist KNX. Ein Kabelsystem im Bestand nachzurüsten, ist allerdings teuer und aufwändig – dazu müssten Wände aufgerissen und neue Kabel eingezogen werden.

Funksysteme nutzen entweder das hauseigene WLAN oder andere Funkstandards wie ZigBee oder Z-Wave, um die Kommunikation der Smart-Home-Technologie zu ermöglichen. Dicke Decken oder Wände oder Stahlbeton können für Funksysteme eine Herausforderung darstellen. Andererseits können diese Systeme in jedem Gebäude eingesetzt werden – auch in Mietwohnungen ohne die Möglichkeit, Kabel zu verlegen. Wer sich für ein Funksystem entscheidet, sollte großes Augenmerk darauf legen, ob die gewählten Geräte miteinander kompatibel sind und denselben Standard nutzen. 

Systeme für Ambient Assisted Living (AAL)

Ein eigener Zweig der Smart-Home-Technologie ist das sogenannte Ambient Assisted Living. Es zielt darauf ab, Senioren und Menschen mit körperlichen Einschränkungen das Leben im eigenen Zuhause zu erleichtern und so den Umzug in eine Pflegeeinrichtung hinauszuzögern oder sogar ganz zu vermeiden. AAL-Systeme können unter anderem

• die Türkommunikation erleichtern (etwa durch Lichtsignale statt Türklingeln), 
• Sicherheit schaffen, indem zum Beispiel unbenutzte Herdplatten abgeschaltet werden,
• in Notfällen helfen, wenn zum Beispiel nach einem Sturz per Sprachsteuerung der Notdienst gerufen werden kann.

Für Ambient-Assisted-Living-Systeme liegt der Fokus noch stärker auf leichter und intuitiver Bedienbarkeit. Dazu tragen unter anderem große Schalter, Sprachsteuerung und leicht verständliche Benutzeroberflächen bei. 

Weitere „Gadgets“ der Smart-Home-Technologie

Als „Gadgets“ werden bisweilen Geräte bezeichnet, die speziell für das Smart Home konzipiert werden, leicht zu integrieren sind und verschiedene Aufgaben im Smart Home übernehmen. Sie werden meist direkt per WLAN oder Bluetooth gesteuert. Solche Gadgets sind zum Beispiel:

• Mäh- oder Saugroboter
• sprachgesteuerte Lautsprecher
• Fitness-Tracker etc.

Offene und geschlossene Smart-Home-Systeme

Bei der Auswahl des Smart-Home-Systems lohnt sich ein Blick darauf, ob das System „offen“ oder „geschlossen“ ist. Ein offenes System nutzt einen Standard, der von verschiedenen Anbietern unterstützt wird. So lassen sich Geräte unterschiedlicher Hersteller kombinieren, was zu größerer Flexibilität und Freiheit bei der Gestaltung des eigenen Smart Homes führt. Solche Standards sind unter anderem die Funkstandards EnOcean, ZigBee, Z-Wave und natürlich das WLAN sowie der Kabel-Standard KNX. 

Geschlossene Systeme sind genau das, was der Name vermuten lässt: Sie lassen nur Geräte und Anwendungen des eigenen Anbieters zu. Andere Geräte sind damit nicht kompatibel, andererseits ist dadurch meist eine sehr einfache und störungsfreie Anwendung sichergestellt.

Programmierung und Anwendung der Smart-Home-Technologie

Im Idealfall benötigt ein Großteil der Smart-Home-Technologie nach der ersten Einrichtung kaum noch Eingriffe durch den Menschen. Das System folgt gewissen festgelegten Regeln nach dem „If this then that“-(IFTTT)-Prinzip („Wenn dies, dann das“). Dadurch sind komplexe Automatisierungen möglich, die zu sogenannten Routinen oder Szenen zusammengefasst werden. Ein Beispiel:

Ein Sensor im Gebäude hat eine unerwartete Rauchentwicklung erkannt und meldet diese an die zentrale Steuereinheit. Dort wird die entsprechende Routine in Gang gesetzt und die Befehle werden an die Aktoren weitergeleitet. Diese beginnen, vorab festgelegte Fluchtwege zu beleuchten, lösen einen Feueralarm aus und benachrichtigen per App den Besitzer des Gebäudes. 

Auch wer eine Photovoltaikanlage betreibt, profitiert von solchen Routinen. Per Smart Meter, dem intelligenten Zähler, der Stromerzeugung und -verbrauch überwacht und regelt, lassen sich so beispielsweise Haushaltsgeräte wie Waschmaschine oder Geschirrspüler genau dann zuschalten, wenn dank kräftiger Sonneneinstrahlung besonders viel Solarstrom zur Verfügung steht. Eine solche Programmierung kann also entscheidend zum Energiemanagement im Smart Home beitragen. 

Ein weiteres Beispiel: Intelligente Türsysteme, die teilweise bereits per Keycard (Schlüsselkarte) gesteuert werden, verriegeln beim Verlassen des Hauses alle Türen und Fenster und schalten Beleuchtung, Herdplatten und weitere nicht benötigte Haushaltsgeräte ab. 

Viele Smart-Home-Systeme werden heute bereits fertig programmiert geliefert und können per intuitiver Bedienung selbstständig mithilfe von Apps angepasst werden. Dafür sind die Registrierung und das Anlegen eines Benutzerkontos mit einigen persönlichen Daten (mindestens E-Mail-Adresse, oft auch Name, Anschrift und Telefonnummer) notwendig. Wer die Automatisierung eines großen Gebäudes oder die Einrichtung ohne vorbereitete Programme plant, zieht am besten Fachleute hinzu. Bei der Planung eines Smart Homes im Neubau unterstützten Elektriker mit entsprechender Schulung oder auch Architekten.